基于項目式學習的“物質(zhì)檢驗專題復習課”教學設計與實踐

朱艷艷

摘要：以“探究實驗室廢液成分”為實驗主題，通過小組合作形式開展“廢液成分的猜想及實驗方案的設計”“根據(jù)實驗方案設計，進行小組實驗”“評價并總結(jié)物質(zhì)檢驗的一般思路和方法”等學習任務，啟發(fā)學生的探究興趣，在多樣化的實驗方案分析評價中拓展學生的思維。作者采用項目式學習的方式，不但復習鞏固了“物質(zhì)檢驗”專題的相關知識，也鍛煉了學生在真實情境中解決實際問題的能力，提升了學生的化學核心素養(yǎng)。

關鍵詞：項目式學習；物質(zhì)檢驗；實驗室廢液；教學實踐

文章編號：1008-0546（2023）09-0047-07

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2023.09.009

一、項目主題分析

縱覽當下的初三化學復習課教學，老師們往往注重發(fā)揮自己的主導作用，在課堂中不斷引導學生對所學知識進行回顧梳理、優(yōu)化重構(gòu)、應試演練。在這樣的課堂中，不僅讓學生喪失了主動性和實踐性，也不利于發(fā)展學生思維，提升學科素養(yǎng)。那么，怎樣把“學生主體，發(fā)展思維”這一理念落實到化學復習課教學中，指導學生自主復習，提升復習課效率和學科素養(yǎng)，是一個值得我們進一步探討的問題。[1]

為了有效提升復習課效率和學科素養(yǎng)，探索有效的教學模式一直以來是教師教學努力的方向。[2]項目式學習要求以學生為中心，以真實情境為素材，以驅(qū)動性問題為導向，師生共同完成教學任務拆解，學生通過自主合作分析并解決問題，最終獲取項目成果，其主要目的是讓學生將理論知識系統(tǒng)化并運用于實際的社會實踐中。[3]因此，利用初中化學學科知識來解決真實情境問題的項目式學習，應該是提升復習課效率和學科素養(yǎng)的有效途徑。[1]

物質(zhì)檢驗是發(fā)現(xiàn)真理、探求新知的一條重要途徑，但其知識點綜合性強，是九年級化學復習中的重點及難點。在物質(zhì)檢驗的學習過程中，往往不僅需要考慮到酸、堿、鹽等物質(zhì)之間的化學反應，而且還需要考慮試劑用量、順序及干擾等問題。在面對這種復雜知識的復習任務時，開展項目式學習可以發(fā)揮其優(yōu)勢。“探究實驗室廢液成分”是基于項目式學習理論設計和實施的初三化學復習課教學案例，與以往傳統(tǒng)的知識梳理、應試演練的復習方法不同，本案例讓學生以“探究實驗室廢液成分”為實驗主題，開展“物質(zhì)檢驗”專題的復習任務。在教學過程中，通過真實情境的任務驅(qū)動，讓學生通過小組合作的方式經(jīng)歷實驗探究的過程。首先通過真實情境提出問題，接著對提出的問題進行猜想和假設，基于假設進行實驗設計與探究，基于搜集的實驗現(xiàn)象證據(jù)進行交流討論與評價，從而得出項目結(jié)論。在項目探究過程中，不僅能幫助學生鞏固鹽酸、氫氧化鈉和碳酸鹽的化學性質(zhì)，掌握“物質(zhì)檢驗”的一般思路和方法，還能進一步鍛煉學生在真實情境中解決實際問題的能力，提升學生的化學核心素養(yǎng)。

二、項目教學目標

1．鞏固酸、堿及碳酸鹽的化學性質(zhì)，掌握物質(zhì)檢驗的一般思路和方法。

2．通過觀察廢液顏色和已學的酸、堿、鹽相關知識，學會分析廢液的酸堿性及猜想廢液的成分，學會自主設計實驗方案，學會在實驗探究的過程中，仔細觀察并記錄實驗現(xiàn)象，學會根據(jù)證據(jù)推理驗證猜想，從而確定廢液成分。

3．通過所學化學知識和方法探究物質(zhì)的成分，體驗科學探究的過程，同時體會化學在處理環(huán)境問題中的重要作用，增強學生保護環(huán)境的意識。以項目式探究的方式開展科學探究實驗，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和創(chuàng)新精神。

三、項目任務

四、項目實施過程及學生學習成果

開課班級共36人，分為六組，每組6人，并進行編號（A組，B組，C組，D組，E組，F(xiàn)組），以下實驗均以小組的形式進行，小組成員之間分工合作，共同完成項目。

1．創(chuàng)設情境，引入項目主題

【PPT展示實驗情境】圖2是我們在上學期第三章研究溶液酸堿性時做過的一個實驗。

【情景再現(xiàn)】上課前，老師請兩位同學又模擬了當時的實驗過程。實驗結(jié)束后，兩位同學分別將三支試管中的溶液同時倒人廢液杯中，最終分別得到了無色和紅色兩種顏色的廢液。（如圖3所示）

【問題驅(qū)動】那么，倒人廢液缸中的廢液可以直接倒人下水道排放嗎？

【教師引導】如果實驗室的酸堿性廢液直接排放到生活管道中，不僅會腐蝕管道，而且還會對水資源造成污染，危害人體健康。尤其是一些重金屬的鹽溶液，例如Cu （NO3） 2、AgNO3等，會通過食物鏈進人人體，由于生物富集作用而引發(fā)各種疾病。所以，為了保護我們的環(huán)境和身體健康，實驗室中必須對廢液進行處理后才能排放。若要處理廢液，首先要了解廢液的成分。清楚了廢液的成分，我們才能更合理地對廢液進行處理。

【引出課題】那么，今天我們就利用所學過的知識，對實驗后得到的這兩種顏色的廢液成分進行探究。

設計意圖：本環(huán)節(jié)通過創(chuàng)設真實實驗情境，激發(fā)學生積極思考，讓學生感受到解決廢液成分問題的重要性，從而引入項目主題。

2．無色廢液成分的猜想和確定

【問題驅(qū)動】試猜想無色廢液中溶質(zhì)成分可能是什么呢？先在小組內(nèi)進行討論，然后再將你們最終的猜想寫在學習單上，稍后再請小組同學交流一下想法。

【學生活動】6人一組展開討論，匯總組員觀點，并將其寫在學習單上。

【問題驅(qū)動】無色廢液的成分可能有幾種情況呢？你是如何分析的呢？

【B組觀點】根據(jù)溶液呈無色，推斷溶液呈中性或酸性，所以無色溶液成分為①NaCI；②HCI。

【E組補充觀點】我們認為NaCl為生成物，一定存在。又根據(jù)廢液呈無色，推斷出無色廢液呈酸性或者中性，所以廢液中可能存在稀HCl，因此我們小組認為無色溶液的成分有兩種情況①NaCI；②NaCI， HCI。

【教師總結(jié)評價】在這里，氯化鈉為生成物，并且不會與廢液中的其他成分繼續(xù)反應，所以一定存在；又根據(jù)無色廢液呈中性或酸性，判斷廢液中可能存在過量的反應物稀鹽酸。所以，我們在猜想化學反應后所得溶液成分時，不僅要考慮生成物，還須考慮反應物是否過量。因此，經(jīng)過分析E組同學的猜想是合理的。

【問題驅(qū)動】要繼續(xù)探究無色廢液的成分是第一種，還是第二種情況，關鍵在于檢驗哪種物質(zhì)的存在呢？

【學生回答】稀鹽酸

【教師引導】那么，接下來我們的探究目的就是要檢驗無色廢液中是否含有稀鹽酸。

【設問】如何檢驗鹽酸是否存在呢？

【學生回答】利用所學過的鹽酸的化學性質(zhì)進行實驗探究。

【布置任務】在每個小組的實驗桌上，提供了一些你可能會用到的試劑，請大家根據(jù)我們實驗桌上所提供的試劑，先在小組內(nèi)討論確定好實驗方案，然后再進行實驗，并及時觀察記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)論。

【學生活動】6人一組形式展開討論，設計合理的實驗方案，進行實驗探究，記錄實驗現(xiàn)象。

【教師活動】拍照匯總各小組的實驗方案及實驗現(xiàn)象，并組織學生進行交流評價。

【展示交流】選取典型方案展示（如表1和表2所示），請小組代表討論后互相點評。

【教師引導】表1和表2所示的典型方案都合理嗎？

【學生活動】根據(jù)已學過的鹽酸性質(zhì)以及物質(zhì)干擾的原則，典型方案2中的加入硝酸銀在這里無法判斷鹽酸是否存在。因為廢液中存在氯化鈉，氯化鈉和硝酸銀也會產(chǎn)生白色沉淀，干擾對鹽酸的檢驗。

【教師評價總結(jié)】經(jīng)過小組討論分析，同學們給出了五種設計方案，可以幫助我們檢驗無色廢液中是否有鹽酸。我們在選擇化學方法檢驗無色廢液中是否含有鹽酸時，都是利用了鹽酸的化學性質(zhì)，選擇一些能產(chǎn)生明顯現(xiàn)象的試劑進行實驗，并且在檢驗時還要注意物質(zhì)的干擾。

設計意圖：本環(huán)節(jié)通過小組合作的方式，學生先根據(jù)實驗情境和已有化學知識猜想無色廢液的成分，教師組織學生交流評價猜想的合理性。接著，小組同學基于合理猜想進行實驗方案設計與探究，在實驗過程中搜集實驗現(xiàn)象證據(jù)。最后，在教師引導下對典型方案進行小組交流討論與評價，從而得出項目結(jié)論。本環(huán)節(jié)通過開放性任務活動，調(diào)動學生探究的積極性，利用驅(qū)動性問題提高學生對酸、堿、鹽知識的整合和綜合運用的能力。

3．紅色廢液成分的猜想和確定

【問題驅(qū)動】試猜想紅色廢液中溶質(zhì)成分可能是什么？同樣，先小組內(nèi)進行討論，然后再將你們最終的猜想寫在學習單上，一會兒請小組同學交流想法。

【學生活動】6人一組展開討論，匯總組員觀點，并將其寫在學習單上。

【教師活動】拍照匯總各小組的實驗猜想，并組織學生交流討論猜想的可行性。

【展示交流】選取典型猜想展示，請小組代表討論后互相點評。

典型猜想1： ①NaCl，NaOH ②NaCI， Na2CO3③NaCl， Na2CO3，NaOH

典型猜想2： ①NaCI， Na2CO3②NaCl，Na2CO3，NaOH

【教師引導】請其他小組的同學分析一下，這兩組同學的猜想合理嗎？若不合理，請說出你的想法。

【學生交流評價】我們組認為猜想1中的①NaCI，NaOH不成立。氯化物為生成物，所以一定存在，又根據(jù)廢液呈紅色，判斷出廢液呈堿性，那么鹽酸一定沒有，而使廢液呈堿性的物質(zhì)可能是NaOH或Na2CO3或兩種同時存在。但是，我們知道溶液中酸堿反應優(yōu)先發(fā)生，既然溶液中都有剩余的NaOH，那么碳酸鈉一定存在，所以猜想2成立。

【教師評價】剛剛這位小組代表分析得很完整，看來大部分同學對酸、堿、鹽的知識掌握較熟練。

【教師引導】那么，根據(jù)我們剛剛對無色廢液分析的思路，要繼續(xù)探究紅色廢液的成分到底是NaCI，Na2CO3，還是NaCl， Na2CO3， NaOH，關鍵在于檢驗哪種物質(zhì)的存在呢？

【學生回答】氫氧化鈉。

【設問】如何檢驗紅色廢液中是否含有NaOH呢？

【學生回答】利用NaOH的化學性質(zhì)，選擇一些能產(chǎn)生明顯現(xiàn)象的試劑，并且要注意廢液中已存在物質(zhì)（NaCl， Na2CO3）的干擾。

【布置任務】在每個小組的實驗桌上，提供了一些你可能會用到的試劑，請大家根據(jù)我們實驗桌上所提供的試劑，先在小組內(nèi)討論確定好實驗方案，然后再進行實驗，并及時觀察記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)論。

【學生活動】6人一組形式展開討論，設計合理的實驗方案，進行實驗探究，記錄實驗現(xiàn)象。

【教師活動】拍照匯總各小組的實驗方案及實驗現(xiàn)象，并組織學生進行交流評價。

【展示交流】展示學生典型錯誤方案，如表3、表4、表5和表6所示。

【學生評價方案3和4】利用已學過的物質(zhì)檢驗的一般方法，評價實驗方案。根據(jù)剛剛的分析，紅色廢液中一定存在Na2CO3，而Na2CO3溶液也呈堿性，會使紫色石蕊試液變藍色，并且也會與CUSO4溶液反應產(chǎn)生藍色沉淀，所以在這里Na2CO3的存在對溶液中NaOH的檢驗產(chǎn)生了干擾，因此方案3和方案4均不合理。

【學生評價方案5】滴加Ca（OH）2溶液會引入雜質(zhì)OH一，干擾對NaOH的檢驗，所以方案5不合理。

【學生評價方案6】滴加過量稀鹽酸，會與NaOH反應，干擾對實驗結(jié)果的判斷，所以方案6也不合理。

【展示交流】學生典型方案展示如表7和表8所示，這兩種實驗方案有什么不同呢？都能達到實驗目的嗎？

【學生評價】比較表7和表8兩種方案，CaC12的用量不同，但對實驗卻有很大影響。在這里CaCl2的作用是除盡干擾物Na2CO3，若CaC12加入不足量，廢液中仍然存在干擾物Na2CO3，繼續(xù)干擾對NaOH的檢驗，無法達到最終的實驗目的。因此，方案8合理。

4．物質(zhì)檢驗的一般思路和方法

【教師評價總結(jié)】聽了同學們的分析和評價，相信大家已基本掌握了物質(zhì)檢驗的一般思路和方法。今后，如果需要檢驗其他的混合物，還可以借鑒剛才探究廢液成分的方法進行實驗。

（1）設計方案（物質(zhì)性質(zhì)）：首先圍繞實驗目的，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，設計合理的實驗方案，逐一進行檢驗。為了避免對實驗可能造成的干擾，加入的試劑不能與待檢驗的物質(zhì)具有相同的組成，此外還需考慮試劑加入的先后順序及試劑用量，并且選擇現(xiàn)象明顯，操作簡單的實驗方法。

（2）觀察記錄（特征現(xiàn)象）：實驗中還要仔細觀察反應的特征現(xiàn)象，并一一記錄。

（3）得出結(jié)論（實驗證據(jù)）：依據(jù)實驗中獲取的證據(jù)，進行分析推理，從而得出相應的結(jié)論。

（4）反思完善（原理操作）：如果實驗中出現(xiàn)了異常情況，可以自己或者和同學一起討論實驗的環(huán)節(jié)，也可尋求老師的幫助。比如：實驗的原理是否科學、有據(jù)可循，操作的過程是否規(guī)范，有時一些小小的細節(jié)，比如試管沒洗干凈，也可能會導致實驗現(xiàn)象的干擾。反思之后，進行總結(jié)，再次設計實驗方案，開展實驗，從而找到合適的方法。

設計意圖：此環(huán)節(jié)通過典型錯誤方案分析，讓學生感知在物質(zhì)檢驗時，要注意物質(zhì)的干擾問題，并且加入的試劑不能與待檢驗的物質(zhì)具有相同的組成。通過典型方案的對比討論，引發(fā)學生對多種物質(zhì)檢驗時，試劑的滴加順序以及試劑用量的深度思索。從實際實驗操作角度出發(fā)，盡量選擇現(xiàn)象明顯，操作簡單的實驗方案。此環(huán)節(jié)通過小組之間的評價交流，引導學生對物質(zhì)檢驗的一般思路和方法進行提煉（如圖4所示），鍛煉在真實情境中解決實際問題的能力。

五、項目教學反思及改進建議

初三進入復習階段，學生對已學過知識的新鮮感下降，面對復習課的學習往往缺乏興趣。為了激發(fā)學生的學習興趣，讓學生從舊知中獲取新的收獲，本節(jié)復習課采用項目式學習的方式，讓學生擔任項目的主導者，充分調(diào)動學生的主觀能動性。本項目中的核心任務是解決實驗室廢液成分問題，通過真實情境的任務驅(qū)動，讓學生通過小組合作的方式經(jīng)歷實驗探究的過程。首先通過真實情境提出問題，接著對提出的問題進行猜想和假設，基于假設進行實驗設計與探究，基于搜集的實驗現(xiàn)象證據(jù)進行交流討論與評價，從而得出項目結(jié)論。根據(jù)學生自主的實驗方案設計及評價，大部分學生能設計出合理的實驗方案，并能對典型錯誤方案作出合理的分析，使復習課起到回顧梳理、優(yōu)化重構(gòu)與再生長的作用。[4]

本節(jié)課的亮點在任務3和任務4上，在實際教學中，任務2大約用了1 5分鐘，學生在實驗過程中有點拖沓，導致任務3和任務4的時間有點緊張。在紅色廢液成分分析的方案評價中，來不及展示每個小組的實驗方案，以及給足時間讓小組間相互評價，討論的時間和范圍均有限。因此，在后續(xù)的教學中，建議將任務1壓縮到8 mins左右，然后將紅色廢液分為兩種情況，一種含有NaOH，一種無NaOH，將六組同學分為兩大陣營，從而得到不同的實驗結(jié)果，然后針對此實驗結(jié)果進行充分討論及評價，使學生在評價過程中不斷形成物質(zhì)檢驗的一般思路和方法。

節(jié)課是項目式學習與初中化學物質(zhì)檢驗的首次嘗試，從項目的參與度及目標達成度分析，基于項目式學習的復習課，激發(fā)了學生的學習熱情及主觀能動性，從而提升了復習課的教學效率和學科素養(yǎng)。因此，在后續(xù)的教學中，我們可以更多地嘗試將項目式教學與化學課程相結(jié)合，從而提高學生的實驗探究能力，進一步提升化學課堂教學的有效性。

參考文獻

[1] 史菊英．基于項目式學習的物質(zhì)分離提純復習課教學一以初中化學“粗鹽提純”為例[J]．教育，2020（22）：38-44.

[2] 王旭斌，“化學反應與能量轉(zhuǎn)化專題復習”項目式教學一暖身貼的原理探究[J]．化學教與學，2021（04）：73-77.

[3] 李燃，何彩霞．初中化學¨生活中常見的鹽’’項目式學習教學實踐[Jl.中國現(xiàn)代教育裝備，2020（6）：4.

[4] 蔡福東．初中化學¨金屬專題復習¨的項目式教學——暖寶寶中的金屬[J].化學教育（中英文），202 1，42（15）：5.